Λύσεις ερωτήσεων 1-5 (σελ. 102-103) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΩΝ Β΄ ΤΟΜΟΣ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις ερωτήσεων 1-5

Πλήρεις λύσεις των πέντε θεωρητικών ερωτήσεων — τα πλεονεκτήματα των PLC και το σπουδαιότερο από αυτά, τα βήματα ανάπτυξης που αλλάζουν με την προγραμματιζόμενη λογική, οι διαφορές των μνημών RAM, ROM και EEPROM, οι πέντε ζητούμενοι όροι και τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των τριών γλωσσών προγραμματισμού.

Ερώτηση 1 — Τα πλεονεκτήματα των PLC και το σπουδαιότερο από αυτά

Ερώτηση: 1. Αναφέρετε τα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από τη χρήση των PLC στη βιομηχανία σε σύγκριση με τον κλασικό αυτοματισμό. Ποιο νομίζετε ότι είναι το σπουδαιότερο πλεονέκτημα και γιατί;

Απάντηση:

• Α. Τα πλεονεκτήματα για τους κατασκευαστές εξοπλισμού (σελ. 14): 1. Το κόστος κατασκευής ενός PLC είναι σημαντικά μικρότερο από το κόστος παραγωγής ενός μεγάλου αριθμού βοηθητικών ηλεκτρονόμων, χρονικών και απαριθμητών. 2. Ο χρόνος κατασκευής του αυτοματισμού είναι μηδαμινός σε σχέση με την κατασκευή ενός κλασικού πίνακα αυτοματισμού.

  Β. Τα πλεονεκτήματα για τον τελικό χρήστη — «Κατά σειρά σπουδαιότητας» (σελ. 14-15):

  #	Πλεονέκτημα	Το σκεπτικό του βιβλίου
  1	Τα PLC ελαχιστοποιούν το κόστος συντήρησης του πίνακα αυτοματισμού	Το κόστος αυτό αναλύεται ως εξής: Συχνότητα βλαβών, χρόνος εντοπισμού μιας βλάβης και αποκατάστασής της· στο PLC δεν υπάρχει ουσιαστικό θέμα βλάβης εσωτερικά στον πίνακα
  2	Τα PLC είναι ευέλικτα στην τροποποίηση της λειτουργίας του αυτοματισμού	μπορεί να γίνει μέσα σε λίγα λεπτά, αρκεί μόνο να αλλάξουμε το πρόγραμμα
  3	Ο αυτοματισμός με PLC επεκτείνεται πολύ εύκολα	είτε απλά αλλάζοντας το πρόγραμμα, είτε με την τοποθέτηση νέων μονάδων εισόδων και εξόδων
  4	Ο αυτοματισμός με PLC μας παρέχει καταπληκτικές δυνατότητες	πολύπλοκες και έξυπνες επεξεργασίες, οι οποίες στον κλασικό αυτοματισμό είναι εξαιρετικά δύσκολο να υλοποιηθούν
  5	δυνατότητες σύνδεσης με κεντρικό ηλεκτρονικό υπολογιστή, σύνδεσης με το σύστημα αποθήκης, λογιστηρίου κ.λπ.	το PLC γίνεται κόμβος Βιομηχανικού Δικτύου Αυτοματισμού (σελ. 92)
  6	To PLC καταλαμβάνει ελάχιστο χώρο	αντικαθιστά δεκάδες ηλεκτρονόμους, χρονικά και απαριθμητές

  Γ. Και ένα ακόμη, από το ίδιο το στήσιμο της δουλειάς (σελ. 13-14): τα στάδια, τα οποία αλλάζουν… είναι τα 2, 3 και 4 — Αντί για την κατασκευή ενός πίνακα, με πλήθος υλικών και πολύπλοκες καλωδιώσεις, έχουμε την κατασκευή ενός πίνακα με ελάχιστα υλικά, απλές καλωδιώσεις και τον προγραμματισμό του PLC.

  Δ. Ποιο είναι το σπουδαιότερο: το βιβλίο απαντά με δύο τρόπους. Στην κατάταξη της σελ. 14 πρώτο μπαίνει το κόστος συντήρησης, ενώ η Ανακεφαλαίωση (σελ. 100) συνοψίζει: Τα σπουδαιότερα είναι ότι είναι ευέλικτα, επεκτάσιμα και έχουν μικρό κόστος. Η τεκμηρίωση για το κόστος συντήρησης: σε μια γραμμή παραγωγής το κρίσιμο μέγεθος δεν είναι η αγορά αλλά η διαθεσιμότητα — κάθε ώρα ακινησίας κοστίζει πολλαπλάσια από τον ίδιο τον πίνακα. Στον κλασικό αυτοματισμό υπάρχει καθυστέρηση στην παραγωγή μέχρι να εντοπιστεί η βλάβη και μετά πρέπει να έχουμε διαθέσιμο το κατάλληλο ανταλλακτικό στην αποθήκη. Με PLC η βλάβη σπάνια είναι εσωτερική, ο εντοπισμός γίνεται με τον προγραμματιστή επί τόπου (σελ. 28: μπορούμε να ελέγχουμε την λειτουργία του προγράμματος-αυτοματισμού και να κάνουμε ανίχνευση βλαβών) και το ανταλλακτικό είναι ένα και τυποποιημένο. Η τεκμηρίωση για την ευελιξία: η βιομηχανία αλλάζει προϊόντα και συνταγές παραγωγής συνεχώς. Στον κλασικό πίνακα κάθε αλλαγή σημαίνει νέα μελέτη, νέα υλικά και νέα καλωδίωση· στο PLC σημαίνει αλλαγή γραμμών προγράμματος σε λίγα λεπτά, χωρίς να πειραχθεί ούτε ένας αγωγός.

  Ε. Το μειονέκτημα και το όριο (σελ. 15): Θα μπορούσαμε ίσως να θεωρήσουμε μειονέκτημα την έλλειψη επαρκούς ενημέρωσης των τεχνικών όλων των βαθμίδων, ειδικά στην Ελλάδα· και δεν συμφέρει ακόμη η χρήση του PLC, όταν έχουμε πολλούς κινητήρες (πολλούς ηλεκτρονόμους ισχύος) και απλό αυτοματισμό (λίγους βοηθητικούς ηλεκτρονόμους, χρονικά και απαριθμητές) — γιατί τότε το κόστος βρίσκεται στους ηλεκτρονόμους ισχύος, τους οποίους το PLC δεν αντικαθιστά.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα πλεονεκτήματα χωρίζονται σε δύο ομάδες. Για τους κατασκευαστές εξοπλισμού, το κόστος κατασκευής ενός PLC είναι σημαντικά μικρότερο από το κόστος παραγωγής μεγάλου αριθμού βοηθητικών ηλεκτρονόμων, χρονικών και απαριθμητών, ενώ ο χρόνος κατασκευής του αυτοματισμού είναι μηδαμινός σε σχέση με την κατασκευή κλασικού πίνακα. Για τον τελικό χρήστη, κατά σειρά σπουδαιότητας, τα PLC ελαχιστοποιούν το κόστος συντήρησης του πίνακα, είναι ευέλικτα στην τροποποίηση της λειτουργίας, επεκτείνονται πολύ εύκολα είτε με αλλαγή του προγράμματος είτε με νέες μονάδες εισόδων και εξόδων, παρέχουν καταπληκτικές δυνατότητες πολύπλοκων επεξεργασιών, δίνουν δυνατότητα σύνδεσης με κεντρικό υπολογιστή, με το σύστημα αποθήκης και με το λογιστήριο, και καταλαμβάνουν ελάχιστο χώρο. Επιπλέον, από τα επτά στάδια ανάπτυξης ενός αυτοματισμού αλλάζουν τα στάδια δύο, τρία και τέσσερα, αφού αντί για πίνακα με πλήθος υλικών και πολύπλοκες καλωδιώσεις έχουμε πίνακα με ελάχιστα υλικά και προγραμματισμό. Σπουδαιότερο πλεονέκτημα θεωρείται η ελαχιστοποίηση του κόστους συντήρησης σε συνδυασμό με την ευελιξία, γιατί σε μια γραμμή παραγωγής το κρίσιμο μέγεθος είναι η διαθεσιμότητα: κάθε ώρα ακινησίας κοστίζει πολλαπλάσια από τον ίδιο τον πίνακα, ενώ με το PLC ο εντοπισμός της βλάβης γίνεται επί τόπου με τον προγραμματιστή και κάθε αλλαγή της λειτουργίας γίνεται μέσα σε λίγα λεπτά με αλλαγή του προγράμματος. Ως μειονέκτημα το βιβλίο αναφέρει την έλλειψη επαρκούς ενημέρωσης των τεχνικών, ενώ σημειώνει ότι το PLC δεν συμφέρει όταν έχουμε πολλούς κινητήρες και απλό αυτοματισμό.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 2 — Ποια βήματα ανάπτυξης αλλάζουν με τη χρήση PLC

Ερώτηση: 2. Τα βήματα ανάπτυξης ενός κλασικού αυτοματισμού καλωδιωμένης λογικής είναι τα παρακάτω: 1) Περιγραφή του αυτοματισμού. 2) Ανάπτυξη του λειτουργικού σχεδίου του αυτοματισμού. 3) Ανάπτυξη του σχεδίου εφαρμογής του πίνακα (σχέδιο καλωδίωσης). 4) Κατασκευή του πίνακα της εγκατάστασης. 5) Εγκατάσταση και σύνδεση στις κλέμες του πίνακα των αισθητήρων, που δίνουν τις πληροφορίες (εντολές), και των συσκευών (αποδεκτών), που εκτελούν τις εργασίες. 6) Δοκιμή λειτουργίας της εγκατάστασης. 7) Πλήρης λειτουργία του αυτοματισμού. Αναφέρετε ποια από τα παραπάνω βήματα αλλάζουν, όταν σχεδιάζουμε ένα αυτοματισμό με PLC.

Απάντηση:

• Η απάντηση του βιβλίου (σελ. 13): Παρατηρούμε ότι τα στάδια, τα οποία αλλάζουν στις εργασίες σχεδιασμού και κατασκευής ενός αυτοματισμού, όταν χρησιμοποιούμε την προγραμματιζόμενη λογική, είναι τα 2, 3 και 4.

    ΚΛΑΣΙΚΟΣ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΣ            ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΕ PLC
    ────────────────────────────     ────────────────────────────────────
    1) Περιγραφή                  =  1) Περιγραφή                       ΙΔΙΟ
    2) Λειτουργικό σχέδιο         ✗  2) Σχέδιο εφαρμογής (καλωδίωσης)   ΑΛΛΑΖΕΙ
    3) Σχέδιο εφαρμογής πίνακα    →  3) Κατασκευή του πίνακα            ΑΛΛΑΖΕΙ
    4) Κατασκευή του πίνακα       →  4) ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ + φόρτωση ΑΛΛΑΖΕΙ
    5) Σύνδεση αισθητήρων/αποδεκτών= 5) Σύνδεση αισθητήρων (είσοδοι)
                                        και αποδεκτών (έξοδοι)          ΙΔΙΟ
    6) Δοκιμή λειτουργίας         =  6) Δοκιμή λειτουργίας              ΙΔΙΟ
    7) Πλήρης λειτουργία          =  7) Πλήρης λειτουργία               ΙΔΙΟ

  Τι ακριβώς συμβαίνει σε καθένα από τα τρία στάδια: Το στάδιο 2 (λειτουργικό σχέδιο) παύει να είναι απαραίτητο: το «λειτουργικό σχέδιο» του κλασικού αυτοματισμού είναι το σχέδιο των επαφών και των πηνίων που υλοποιεί τη λογική. Στο PLC τη λογική την υλοποιεί το πρόγραμμα. Όπως τονίζει το βιβλίο (σελ. 31): το ηλεκτρολογικό σχέδιο ενός αυτοματισμού δεν είναι απαραίτητο προκειμένου να αναπτυχθεί πρόγραμμα σε PLC για τον αυτοματισμό και Ένας σχετικά έμπειρος στον προγραμματισμό τεχνικός δεν «περνά» από το ηλεκτρολογικό σχέδιο του αυτοματισμού. Το στάδιο 3 (σχέδιο εφαρμογής - καλωδίωση) γίνεται ασύγκριτα απλούστερο: δεν σχεδιάζονται πια οι εσωτερικές συνδέσεις δεκάδων βοηθητικών ηλεκτρονόμων, χρονικών και απαριθμητών, παρά μόνο η σύνδεση των αισθητήρων στις κλέμες εισόδων και των αποδεκτών στις κλέμες εξόδων (σελ. 20). Το στάδιο 4 (κατασκευή του πίνακα) αντικαθίσταται στην ουσία από τον προγραμματισμό: Αντί για την κατασκευή ενός πίνακα, με πλήθος υλικών και πολύπλοκες καλωδιώσεις, έχουμε την κατασκευή ενός πίνακα με ελάχιστα υλικά, απλές καλωδιώσεις και τον προγραμματισμό του PLC (σελ. 14). Το κέρδος σε χρόνο (σελ. 14): Ο χρόνος, που απαιτείται για τον προγραμματισμό του PLC και την κατασκευή του μικρού και απλού πίνακα αυτοματισμού, είναι πολύ μικρός σε σχέση με τον χρόνο, που απαιτείται για τη μελέτη και την κατασκευή του αντίστοιχου πολύπλοκου πίνακα κλασικού αυτοματισμού. Τι δεν αλλάζει καθόλου: τα στάδια 1, 5, 6 και 7. Η περιγραφή του αυτοματισμού είναι η ίδια δουλειά του μηχανικού, η σύνδεση των αισθητήρων και των αποδεκτών γίνεται πάντα στις κλέμες (τώρα εισόδων και εξόδων του PLC), και η δοκιμή και η πλήρης λειτουργία παραμένουν ταυτόσημες. Η προσοχή στη διατύπωση: η αρίθμηση στη λίστα του PLC μετατοπίζεται — το «σχέδιο εφαρμογής» που ήταν 3ο γίνεται 2ο, η «κατασκευή πίνακα» που ήταν 4η γίνεται 3η και εμφανίζεται νέο 4ο βήμα, η ανάπτυξη του προγράμματος. Γι' αυτό το βιβλίο μιλά για τα στάδια 2, 3 και 4 ως αυτά που αλλάζουν.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σύμφωνα με το βιβλίο, τα στάδια που αλλάζουν όταν χρησιμοποιούμε προγραμματιζόμενη λογική είναι τα δεύτερο, τρίτο και τέταρτο. Στην προγραμματιζόμενη λογική τα επτά βήματα γίνονται: περιγραφή του αυτοματισμού, ανάπτυξη του σχεδίου εφαρμογής του πίνακα, κατασκευή του πίνακα, ανάπτυξη του προγράμματος λειτουργίας και εισαγωγή του στο PLC μέσω του προγραμματιστή, εγκατάσταση και σύνδεση στις κλέμες των αισθητήρων ως εισόδων και των αποδεκτών ως εξόδων, δοκιμή λειτουργίας και πλήρης λειτουργία. Δηλαδή, η ανάπτυξη του λειτουργικού σχεδίου παύει να είναι απαραίτητη, γιατί τη λογική την υλοποιεί πλέον το πρόγραμμα και ένας έμπειρος τεχνικός δεν περνά καν από το ηλεκτρολογικό σχέδιο. Το σχέδιο εφαρμογής γίνεται ασύγκριτα απλούστερο, αφού δεν σχεδιάζονται πια οι εσωτερικές συνδέσεις δεκάδων βοηθητικών ηλεκτρονόμων, χρονικών και απαριθμητών, παρά μόνο η σύνδεση των αισθητήρων στις κλέμες των εισόδων και των αποδεκτών στις κλέμες των εξόδων. Η κατασκευή του πίνακα αντικαθίσταται ουσιαστικά από τον προγραμματισμό, αφού αντί για πίνακα με πλήθος υλικών και πολύπλοκες καλωδιώσεις έχουμε πίνακα με ελάχιστα υλικά και απλές καλωδιώσεις. Αντίθετα, δεν αλλάζουν καθόλου τα βήματα ένα, πέντε, έξι και επτά, δηλαδή η περιγραφή, η σύνδεση των αισθητήρων και των αποδεκτών, η δοκιμή λειτουργίας και η πλήρης λειτουργία.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 3 — Οι διαφορές των μνημών RAM, ROM και EEPROM

Ερώτηση: 3. Ποιες είναι οι διαφορές στα εξής είδη μνήμης: RAM, ROM, EEPROM.

Απάντηση:

• Η κατάταξη του βιβλίου (σελ. 18): Η μνήμη της κεντρικής μονάδας διακρίνεται σε μνήμη RAM, ROM και EEPROM.

  	RAM	ROM	EEPROM
  Πλήρες όνομα	Random Access Memory, μνήμη τυχαίας προσπέλασης	Read Only Memory	Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
  Γράφεται;	μπορούμε να γράφουμε και να σβήνουμε	όχι — γράφεται από τον κατασκευαστή	μπορούμε να γράφουμε, να σβήνουμε και να ξαναγράφουμε μέσω ειδικού μηχανήματος
  Χωρίς τροφοδοσία;	σβήνει μόλις λείψει η ηλεκτρική τροφοδοσία της	διατηρείται	δε σβήνει, όταν μείνει χωρίς τροφοδοσία
  Τι περιέχει	εικόνα εισόδων/εξόδων, ενδιάμεσες πληροφορίες, χρονικά, απαριθμητές, προγράμματα του χρήστη	το λειτουργικό σύστημα του PLC	το πρόγραμμα του χρήστη, ως «κασέτα»

  Οι περιοχές της RAM (σελ. 18): Περιοχή μνήμης όπου αποθηκεύονται οι καταστάσεις των εισόδων και των εξόδων… ονομάζεται για τις εισόδους «εικόνα εισόδων» και για τις εξόδους «εικόνα εξόδων»· Περιοχή μνήμης όπου αποθηκεύονται οι ενδιάμεσες πληροφορίες· Περιοχή μνήμης των χρονικών· Περιοχή μνήμης των απαριθμητών· Περιοχή μνήμης όπου αποθηκεύονται τα προγράμματα του χρήστη. Η μπαταρία (σελ. 18): ΠΡΟΣΟΧΗ! Η μνήμη RAM σβήνει μόλις σταματήσει η τροφοδοσία της. Όμως το πρόγραμμα που λειτουργεί τον αυτοματισμό πρέπει να παραμένει αναλλοίωτο στη μνήμη και αφού κλείσουμε την τροφοδοσία του PLC. Γι' αυτό το λόγο η μνήμη RAM παραμένει πάντα σε τροφοδοσία μέσω μιας μπαταρίας (συνήθως λιθίου). Γιατί υπάρχει και η EEPROM (σελ. 18): Ένας πιο ασφαλής τρόπος είναι η χρήση της μνήμης EEPROM, γιατί δεν εξαρτάται από μπαταρία που μπορεί να εξαντληθεί. Και έχει και μια πρακτική χρήση: Σε πολλά PLC η EEPROM χρησιμοποιείται σαν «κασέτα» για την εύκολη αλλαγή του τρόπου λειτουργίας του αυτοματισμού από ένα απλό χειριστή — έχουμε «γραμμένο» το εναλλακτικό πρόγραμμα σε ένα «τσιπάκι» EEPROM και απλά αλλάζουμε την ηλεκτρονική πλακέτα του PLC. Γιατί η ROM δεν αρκεί: το λειτουργικό σύστημα είναι αμετάβλητο και πρέπει να υπάρχει πάντοτε, ακόμη και σε ολοκαίνουργιο PLC· το πρόγραμμα όμως του χρήστη αλλάζει, οπότε χρειάζεται μνήμη εγγράψιμη (RAM με μπαταρία ή EEPROM). Η πρακτική σύνοψη: η ταχύτητα και η ελευθερία εγγραφής είναι της RAM, η μονιμότητα είναι της ROM, και η EEPROM συνδυάζει και τα δύο — γράφεται σαν RAM αλλά διατηρείται σαν ROM· γι' αυτό και είναι σήμερα ο κανόνας για την αποθήκευση του προγράμματος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η μνήμη της κεντρικής μονάδας διακρίνεται σε RAM, ROM και EEPROM. Η RAM, δηλαδή μνήμη τυχαίας προσπέλασης, είναι εκείνη στην οποία μπορούμε να γράφουμε και να σβήνουμε και η οποία σβήνει μόλις λείψει η ηλεκτρική τροφοδοσία της· σε αυτήν αποθηκεύονται η εικόνα των εισόδων και των εξόδων, οι ενδιάμεσες πληροφορίες, οι περιοχές των χρονικών και των απαριθμητών και τα προγράμματα του χρήστη, γι' αυτό και παραμένει πάντα σε τροφοδοσία μέσω μπαταρίας, συνήθως λιθίου. Η ROM είναι μνήμη μόνο ανάγνωσης, στην οποία ο κατασκευαστής του PLC αποθηκεύει το λειτουργικό σύστημα, δηλαδή τις οδηγίες για όλες τις βασικές λειτουργίες που είναι απαραίτητες για να δουλέψει το PLC. Η EEPROM είναι μνήμη που προγραμματίζεται και σβήνει ηλεκτρικά, δεν σβήνει όταν μείνει χωρίς τροφοδοσία και μπορούμε να γράφουμε, να σβήνουμε και να ξαναγράφουμε σε αυτήν μέσω ειδικού μηχανήματος· αποτελεί πιο ασφαλή τρόπο διατήρησης του προγράμματος από τη συνεχώς τροφοδοτούμενη RAM και σε πολλά PLC χρησιμοποιείται σαν κασέτα για την εύκολη αλλαγή του τρόπου λειτουργίας του αυτοματισμού. Συνοπτικά, η ελευθερία εγγραφής είναι της RAM, η μονιμότητα είναι της ROM και η EEPROM συνδυάζει και τα δύο, αφού γράφεται σαν RAM αλλά διατηρείται σαν ROM.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 4 — Ο όρος που αντιστοιχεί σε κάθε επεξήγηση

Ερώτηση: 4. Γράψτε τον όρο που αντιστοιχεί στην επεξήγηση που δίνεται παρακάτω. Μια μονάδα του PLC, η οποία λαμβάνει τα εξωτερικά σήματα από τους αισθητήρες. Ο χρόνος που χρειάζεται το PLC να εκτελέσει ένα πλήρη κύκλο λειτουργίας, από ένα διάβασμα των εισόδων έως το επόμενο διάβασμα των εισόδων. Ο χρόνος κύκλου ενός προγράμματος που περιλαμβάνει 1 KByte δυαδικές εντολές. Το είδος της μνήμης όπου αποθηκεύονται τα προγράμματα του PLC και η οποία δεν χρειάζεται μπαταρία για να διατηρήσει τα στοιχεία της αμετάβλητα. Η ειδική περιοχή της μνήμης όπου αποθηκεύονται οι τιμές των εισόδων που "διαβάζει" το PLC κατά την λειτουργία του.

Απάντηση:

• Επεξήγηση	Ο ζητούμενος όρος	Πού ορίζεται
  Μονάδα που λαμβάνει τα εξωτερικά σήματα από τους αισθητήρες	Μονάδα εισόδων (input module)	σελ. 19
  Χρόνος για έναν πλήρη κύκλο λειτουργίας	Χρόνος κύκλου	σελ. 24
  Χρόνος κύκλου προγράμματος 1 KByte δυαδικών εντολών	Μέσος χρόνος κύκλου	σελ. 24
  Μνήμη προγραμμάτων που δεν χρειάζεται μπαταρία	Μνήμη EEPROM	σελ. 18
  Περιοχή μνήμης με τις τιμές των εισόδων	Εικόνα εισόδων	σελ. 18 και 21

  1. Μονάδα εισόδων (σελ. 19): Ο μονάδες των εισόδων και των εξόδων αποτελούν τις μονάδες επικοινωνίας της κεντρικής μονάδας με τον έξω κόσμο, δηλαδή με τους αισθητήρες, τους διακόπτες και τα μπουτόνς, που δίνουν τις πληροφορίες (εντολές). Ο ρόλος της είναι διπλός: να προσαρμόσει τα σήματα (η CPU δέχεται 0Volt για το λογικό «0» και 5Volt για το λογικό «1» με ρεύμα μερικών mA, ενώ έξω υπάρχουν DC 24V ή AC 230V) και να εξασφαλίσει τη γαλβανική απομόνωση. 2. Χρόνος κύκλου (σελ. 24): Ο χρόνος που χρειάζεται για να εκτελέσει το PLC ένα πλήρη κύκλο λειτουργίας ονομάζεται χρόνος κύκλου και εξαρτάται από τη «ταχύτητα» του μικροεπεξεργαστή του PLC, αλλά και από τον αριθμό και το είδος των εντολών του προγράμματος. 3. Μέσος χρόνος κύκλου (σελ. 24): Για να μπορούν να συγκριθούν τα PLC ως προς τη ταχύτητα εκτέλεσης ενός προγράμματος, ορίζουμε το μέσο χρόνο κύκλου, σαν το χρόνο κύκλου ενός προγράμματος που περιλαμβάνει 1 Kbyte δυαδικές εντολές. Είναι δηλαδή μέτρο σύγκρισης μεταξύ διαφορετικών PLC, γιατί απομονώνει το μέγεθος του προγράμματος. 4. Μνήμη EEPROM (σελ. 18): η επεξήγηση λέει ρητά δεν χρειάζεται μπαταρία — άρα αποκλείεται η RAM, που παραμένει πάντα σε τροφοδοσία μέσω μιας μπαταρίας· και επειδή μιλά για προγράμματα του PLC που αλλάζουν, αποκλείεται και η ROM, όπου γράφει μόνο ο κατασκευαστής. 5. Εικόνα εισόδων (σελ. 21): Η τιμή «0» ή «1» για κάθε είσοδο αποθηκεύεται σε μια ειδική περιοχή μνήμης η οποία ονομάζεται εικόνα εισόδων. Την εικόνα εισόδων μπορείτε να τη φανταστείτε σαν ένα πίνακα, όπου ο μικροεπεξεργαστής «σημειώνει» τις τιμές, που διάβασε.

    ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΤΑ ΖΕΥΓΑΡΙΑ ΠΟΥ ΜΠΕΡΔΕΥΟΝΤΑΙ
  
    χρόνος κύκλου   ≠  μέσος χρόνος κύκλου   (το 2ο είναι για 1 KByte, μέτρο σύγκρισης)
    εικόνα εισόδων  ≠  μονάδα εισόδων        (το 1ο είναι μνήμη, το 2ο υλικό)
    RAM με μπαταρία ≠  EEPROM                (η EEPROM δεν θέλει μπαταρία)

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι ζητούμενοι όροι είναι πέντε. Πρώτον, η μονάδα του PLC που λαμβάνει τα εξωτερικά σήματα από τους αισθητήρες είναι η μονάδα εισόδων, η οποία προσαρμόζει τα σήματα του αυτοματισμού στα σήματα που μπορεί να δεχτεί η κεντρική μονάδα και εξασφαλίζει τη γαλβανική απομόνωση. Δεύτερον, ο χρόνος που χρειάζεται το PLC για έναν πλήρη κύκλο λειτουργίας ονομάζεται χρόνος κύκλου και εξαρτάται από την ταχύτητα του μικροεπεξεργαστή αλλά και από τον αριθμό και το είδος των εντολών. Τρίτον, ο χρόνος κύκλου ενός προγράμματος που περιλαμβάνει ένα Kbyte δυαδικών εντολών ονομάζεται μέσος χρόνος κύκλου και ορίζεται ακριβώς για να μπορούν να συγκρίνονται τα PLC ως προς την ταχύτητα εκτέλεσης. Τέταρτον, το είδος της μνήμης όπου αποθηκεύονται τα προγράμματα και που δεν χρειάζεται μπαταρία για να διατηρήσει τα στοιχεία της αμετάβλητα είναι η μνήμη EEPROM, αφού η RAM παραμένει πάντα σε τροφοδοσία μέσω μπαταρίας και στη ROM γράφει μόνο ο κατασκευαστής. Πέμπτον, η ειδική περιοχή της μνήμης όπου αποθηκεύονται οι τιμές των εισόδων που διαβάζει το PLC ονομάζεται εικόνα εισόδων και μπορεί να φανταστεί κανείς σαν πίνακα όπου ο μικροεπεξεργαστής σημειώνει τις τιμές που διάβασε.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 5 — Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των τριών γλωσσών

Ερώτηση: 5. Καταγράψτε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της κάθε μιας από τις παρακάτω γλώσσες προγραμματισμού: 1. Ladder 2. Λίστα εντολών 3. Λογικά γραφικά

Απάντηση:

• 1. Γλώσσα Ladder (διάγραμμα επαφών) Πλεονεκτήματα (σελ. 25 και 56): Είναι η πρώτη γλώσσα που αναπτύχθηκε ιστορικά· επιτρέπει τη μεταφορά του ηλεκτρολογικού σχεδίου, μέσω της συσκευής προγραμματισμού στο PLC· η εκπαίδευση των τεχνικών, που ήταν συνηθισμένοι στον κλασικό αυτοματισμό, γινόταν εύκολα και γρήγορα, αφού δεν άλλαζε ουσιαστικά την εργασία σχεδιασμού του αυτοματισμού· είναι γραφική, άρα εποπτική, και ένα πρόγραμμα ladder είναι περίπου το ίδιο το ηλεκτρολογικό σχέδιο αυτοματισμού (σελ. 101)· υποστηρίζεται σχεδόν από όλα τα PLC. Μειονεκτήματα (σελ. 56 και 59): Χρησιμοποιούνται σύμβολα από την Αμερικάνικη τυποποίηση και όχι από την Ευρωπαϊκή με την οποία είμαστε εξοικειωμένοι· Το «σχέδιο-πρόγραμμα» είναι τυποποιημένο, δεν έχουμε δηλαδή την ελευθερία που έχουμε κατά τη σχεδίαση· σε κάθε κλάδο μπορούμε να έχουμε περιορισμένο αριθμό στοιχείων προγράμματος (διακόπτες και επαφές)· δεν μπορούμε να κάνουμε οποιασδήποτε μορφής διακλάδωση, π.χ. δεν μπορούμε να έχουμε μεταγωγική επαφή· και η δουλειά που έχει να κάνει ο προγραμματιστής στη γλώσσα LADDER είναι να προσαρμόσει το σχέδιο του αυτοματισμού, στα δεδομένα που απαιτεί η γλώσσα.

  2. Γλώσσα λίστα εντολών (Statement List, STL) Πλεονεκτήματα (σελ. 25 και 27): αναπτύχθηκε σχεδόν ταυτόχρονα με τη γλώσσα LADDER· Σήμερα οι γλώσσες αυτές έχουν εξελιχθεί πάρα πολύ και συναντά κανείς σε αυτές στοιχεία από τις γλώσσες των υπολογιστών και κυρίως των γλωσσών Assembly — άρα είναι η πιο ισχυρή και η μόνη που εκφράζει άνετα τις σύνθετες δομές· είναι συμπαγής (μια γραμμή ανά εντολή) και γι' αυτό Συνήθως οι ειδικοί «προγραμματιστές» μπορούν να προγραμματίσουν τα PLC μόνο σε γλώσσα λίστα εντολών, δηλαδή δουλεύει και με τον απλό προγραμματιστή χειρός, χωρίς οθόνη γραφικών· είναι η γλώσσα στην οποία μεταφράζονται τελικά και οι δύο γραφικές. Μειονεκτήματα (σελ. 25 και 87): Ο προγραμματισμός σε λίστα εντολών απαιτεί από τον ηλεκτρολόγο να έχει έστω στοιχειώδεις γνώσεις προγραμματισμού· Στην αρχή η γλώσσα λίστα εντολών ήταν πολύ φτωχή και περιοριζόταν μόνο στις βασικές λογικές εντολές· δεν είναι εποπτική — δεν «βλέπεις» το κύκλωμα· και στη γλώσσα λίστα εντολών οι διαφορές στον προγραμματισμό χρονικών λειτουργιών μεταξύ των διαφόρων PLC είναι μεγαλύτερες απ' ό,τι στις γραφικές γλώσσες.

  3. Γλώσσα λογικών γραφικών (λογικού διαγράμματος) Πλεονεκτήματα (σελ. 63): δεν παρουσιάζει καμία δυσκολία για κάποιον, που γνωρίζει να μετατρέπει ηλεκτρολογικά σχέδια αυτοματισμού σε σχέδια με λογικές πύλες. Το πρόγραμμα είναι αυτό το ίδιο το λογικό κύκλωμα· είναι γραφική και εποπτική, με τυποποιημένα σύμβολα πυλών που είναι διεθνή (δεν έχει το πρόβλημα αμερικανικής/ευρωπαϊκής τυποποίησης)· εκφράζει άμεσα τη λογική συνάρτηση, χωρίς να χρειάζεται να «περάσει» από ηλεκτρολογικό σχέδιο· και είναι η μοναδική γλώσσα δύο διαδεδομένων μικρών PLC: Σε γλώσσα λογικών γραφικών και μόνο σ' αυτήν προγραμματίζονται δύο μικρά PLC, το Millenium της Crouzet και το LOGO της SIEMENS. Μειονεκτήματα (σελ. 25 και 63): είναι νεότερη και δεν χρησιμοποιείται από όλες τις εταιρείες· οι εταιρείες κατασκευής PLC απέφευγαν στην αρχή να υιοθετήσουν αυτή τη γλώσσα, γιατί το τεχνικό κατεστημένο της βιομηχανίας δεν είχε γνώσεις πάνω στα λογικά κυκλώματα — απαιτεί δηλαδή γνώση ψηφιακής λογικής· και χρειάζεται οθόνη γραφικών, άρα PC ή εξελιγμένο προγραμματιστή.

    ΣΥΝΟΨΗ
  
    Ladder          εύκολη μετάβαση από τον κλασικό αυτοματισμό,
                    αλλά αμερικανικά σύμβολα και περιορισμοί στους κλάδους
    Λίστα εντολών   η πιο ισχυρή και συμπαγής, δουλεύει σε κάθε προγραμματιστή,
                    αλλά θέλει γνώσεις προγραμματισμού και δεν είναι εποπτική
    Λογικά γραφικά  το πρόγραμμα ΕΙΝΑΙ το λογικό κύκλωμα,
                    αλλά θέλει γνώση ψηφιακών και δεν την έχουν όλες οι εταιρείες

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η γλώσσα Ladder έχει ως πλεονεκτήματα ότι είναι η πρώτη ιστορικά γλώσσα, ότι επιτρέπει τη μεταφορά του ηλεκτρολογικού σχεδίου κατευθείαν στο PLC, ότι έκανε την εκπαίδευση των τεχνικών του κλασικού αυτοματισμού εύκολη και γρήγορη, αφού δεν άλλαζε την εργασία σχεδιασμού, ότι είναι γραφική και εποπτική και ότι υποστηρίζεται σχεδόν από όλα τα PLC. Ως μειονεκτήματα έχει ότι χρησιμοποιεί σύμβολα από την αμερικανική και όχι από την ευρωπαϊκή τυποποίηση, ότι το σχέδιο πρόγραμμα είναι τυποποιημένο και δεν έχουμε την ελευθερία της σχεδίασης, ότι σε κάθε κλάδο επιτρέπεται περιορισμένος αριθμός στοιχείων, ότι δεν επιτρέπεται οποιαδήποτε μορφή διακλάδωσης, όπως η μεταγωγική επαφή, και ότι ο προγραμματιστής πρέπει να προσαρμόσει το σχέδιο στα δεδομένα της γλώσσας. Η γλώσσα λίστα εντολών έχει ως πλεονεκτήματα ότι είναι η πιο ισχυρή και εξελιγμένη, με στοιχεία από τις γλώσσες των υπολογιστών και κυρίως την Assembly, ότι είναι συμπαγής, ότι δουλεύει ακόμη και με απλό προγραμματιστή χειρός, αφού οι ειδικοί προγραμματιστές συνήθως προγραμματίζουν μόνο σε αυτήν, και ότι σε αυτήν μεταφράζονται τελικά και οι δύο γραφικές. Ως μειονεκτήματα έχει ότι απαιτεί έστω στοιχειώδεις γνώσεις προγραμματισμού, ότι δεν είναι εποπτική, αφού δεν βλέπουμε το κύκλωμα, και ότι στις χρονικές λειτουργίες οι διαφορές μεταξύ των PLC είναι μεγαλύτερες απ' ό,τι στις γραφικές γλώσσες. Η γλώσσα λογικών γραφικών έχει ως πλεονεκτήματα ότι το πρόγραμμα είναι το ίδιο το λογικό κύκλωμα, ότι είναι γραφική και εποπτική με διεθνώς τυποποιημένα σύμβολα πυλών, ότι εκφράζει άμεσα τη λογική συνάρτηση χωρίς να περνά από ηλεκτρολογικό σχέδιο και ότι είναι η μοναδική γλώσσα των μικρών PLC Millenium της Crouzet και LOGO της Siemens. Ως μειονεκτήματα έχει ότι είναι νεότερη και δεν χρησιμοποιείται από όλες τις εταιρείες, ότι απαιτεί γνώσεις λογικών κυκλωμάτων, τις οποίες αρχικά δεν είχε το τεχνικό προσωπικό της βιομηχανίας, και ότι χρειάζεται οθόνη γραφικών.

Κριτήρια αξιολόγησης: